蚯蚓糞配比的泥炭基質特性及其栽培的小型西瓜幼苗生長狀況

戴小紅 黃鸝鳴

摘 ?要??以蚯蚓糞按照不同體積比替代泥炭作為基質開展小型西瓜育苗試驗，研究蚯蚓糞配比的泥炭基質特性及其栽培的小型西瓜幼苗生長狀況。結果表明，隨著蚯蚓糞添加比例的增加，基質的pH、電導率（Electric conductivity， EC）、干容重、濕容重總體呈逐漸上升趨勢，最大持水量、總孔隙度、毛管孔隙度則呈逐漸下降趨勢，當蚯蚓糞所占比例達到或超過50%可能給基質物理特性帶來不利影響。添加了蚯蚓糞的基質，細菌和真菌數量明顯下降，尤以細菌數量的降幅最大，微生物總量隨之大幅降低。小型西瓜幼苗在S2基質（含10%蚯蚓糞）中的株高、莖粗、生物量、根長、根表面積均為最高，生長狀況最好，綜合評價得分最高，表明在泥炭基質中添加10%蚯蚓糞有利于提升小型西瓜育苗效果。相關性分析結果顯示，小型西瓜幼苗的生長受基質物理特性的影響較大，其莖粗、根長及綜合評價得分與基質干、濕容重呈極顯著或顯著負相關，與基質最大持水量、總孔隙度和毛管孔隙度呈極顯著或顯著正相關。

關鍵詞 ?蚯蚓糞;泥炭;基質特性;小型西瓜;幼苗生長中圖分類號??S627??????文獻標識碼??A

Properties of Peat Based Substrates Mixed with Vermicompost and Growth ofMini-watermelon SeedlingsCultivated?in the Mixed Substrates

DAI?Xiaohong， HUANG Liming

Zhanjiang Experimental?Station， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524013， China

Abstract ?A mini-watermelon nursery trial was conducted on substrates with vermicompost replacing peat in different volume ratio， and substrate properties as well as seedling growth were studied. The results showed that with the increase of vermicompost proportion， the pH， electrical conductance （EC）， dry and wet bulk density of substrate increased almost gradually， meanwhile the maximum water holding capacity， total porosity and capillary porosity decreased gradually. It might be harmful to substrate physical properties when vermicompost proportion reached or exceeded 50%. With the addition of vermicompost， the quantity of bacteria and fungi in the substrate decreased obviously， especially that of bacteria. The?plant height， stem diameter， biomass， root length and root surface area of mini-watermelon seedlings grown in substrate S2 （containing 10% vermicompost） were all the highest. Thus the growth situation and comprehensive evaluation score were all the best. It indicated that the addition of 10% vermicompost in peat was beneficial to improving the mini-watermelon nursery effect. According?to the result of correlation?analysis， the growth of mini-watermelon seedlings was greatly affected by the physical properties of substrates. Specifically， the stem diameter， root length and comprehensive evaluation score of mini-watermelon seedlings was extremely significant or significant negative correlation to dry and wet bulk density of substrate， while extremely significant or significant positive correlation to maximum water holding?capacity， total porosity and capillary porosity.

Keywords ?vermicompost; peat; substrate properties; mini-watermelon; seedling growth

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.09.003

育苗是園藝栽培的重要環節。在現代農業生產中普遍采用穴盤育苗，因其具有生產效率高、成苗質量好、移栽緩苗快和操作簡便等優點，適合工廠化和規?；瘓@藝生產的需要^[1-2]?；|是穴盤育苗的關鍵因素之一，良好的基質理化特性對壯苗形成至關重要。目前主流育苗基質仍以泥炭為主，其性能優良、育苗效果好，但泥炭具有資源不可再生性，價格較高，且作為單一基質具有再吸水力較差、酸性較強等不可克服的局限性^[3-4]，因此尋找其他基質材料替代或部分替代泥炭在育苗基質中的作用有利于生態環境保護、生產成本控制以及基質性能的改善。蚯蚓糞是通過蚯蚓消化有機廢棄物而產生的均勻顆粒，具有良好的團粒結構，酸堿度中性，具有保水保肥性能，且富含養分，有利于植物生長^[5]。本研究通過在泥炭育苗基質中添加不同比例的蚯蚓糞，研究蚯蚓糞對泥炭基質特性和小型西瓜幼苗生長的影響，旨在為園藝生產中規?；缁|的選擇及蚯蚓糞的基質化利用提供參考。

1??材料與方法

1.1材料

供試蚯蚓糞由木薯渣和牛糞經“大平二號”蚯蚓（Eisenia foetida）消化而得，全氮含量1.66%、全磷含量0.59%、全鉀含量0.86%、有機質含量31.68%;供試泥炭（芬蘭進口，育苗專用）購于市場，全氮含量1.01%、全磷含量0.35%、全鉀含量0.32%、有機質含量79.15%。按照不同體積比添加蚯蚓糞替代泥炭作為育苗基質，基質編號與配比見表1。將配制好的基質裝入32孔穴盤中，每種基質分別裝滿1個穴盤，每個處理各重復2次，隨機排列。播種前將基質充分潤濕。

1.2 方法

1.2.1 ?種子處理??供試小型西瓜（Citrullus lanatus）品種為‘美月（中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所選育）。種子于30?℃烘1～2 d后，55?℃溫湯浸種，再經0.1%高錳酸鉀處理20?min，清水洗凈種子，用濕紗布包好置于30?℃條件下催芽，待種子胚根≤2 mm時播入穴盤中育苗。

1.2.2 ?基質pH與電導率（Electric conductivity， EC）測定??于播種前對基質取樣并風干。將風干基質與去離子水以1∶5（m∶V）的比例混合浸提，2 h后取濾液，分別用pH計（PHS-3C）和電導率儀（DDS-12DW）測定其pH和EC值，每處理3次重復。

1.2.3 ?基質物理性質測定??于育苗試驗開始前與結束后各取樣1次，參照劉慶超^[6]的方法測定基質的干容重、濕容重、總孔隙度、通氣孔隙度和毛管孔隙度，每處理3次重復。

1.2.4 ?基質微生物計數??采用稀釋平板法^[7]進行基質微生物計數。細菌計數用10^-4、10^-5、10^-6稀釋度的菌懸液，以牛肉膏蛋白胨培養基進行培養;真菌和放線菌計數用10^-3、10^-4、10^-5稀釋度的菌懸液，分別以PDA培養基和改良高氏Ⅰ號培養基進行培養，每個稀釋度各設3次重復。樣品菌落數按下式計算：

N=∑C/ （n₁+0.1n₂）d

式中，N為樣品菌落數，C為平板菌落數，n₁為第1稀釋度平板個數，n₂為第2稀釋度平板個數，d為稀釋因子。

1.2.5 ?幼苗管理與生長指標測定??育苗試驗于2017年1—2月在中國熱帶農業科學院湛江實驗站開展。育苗期日間溫度約22?℃，夜間溫度約18?℃。育苗期間僅適時澆水，不施肥，其他管理措施同常規育苗。于成苗期對幼苗生長指標進行測定，指標包括：株高、莖粗、真葉數、莖葉干重、根干重、葉綠素含量、葉色指數、根長、根表面積和根體積。其中，株高用鋼卷尺測量基質表面到幼苗生長點的高度;莖粗用游標卡尺測量幼苗基部高0.3～0.5?cm處的直徑;真葉數為每株幼苗上完全展開的真葉數量;每處理取樣10株，2次重復。莖葉干重和根干重采用烘干法測定，將各單株的莖葉和根分開，置于105?℃殺青30?min，75?℃烘干至恒重，分別稱量各單株的莖葉干重和根干重，每處理取樣5株，2次重復。葉綠素含量采用80%丙酮（體積分數）直接浸提法^[8]測定，同時測定類胡蘿卜素含量，以葉綠素和類胡蘿卜素含量的比值作為葉色指數，比值越大，葉色越綠;根長、根表面積和根體積采用托普根系分析儀進行測定;葉綠素及根系指標測定每處理取樣3株，2次重復。

1.3數據處理

應用SPSS 24.0軟件進行統計分析，包括基質理化性質、小型西瓜幼苗生長指標、基質微生物數量的方差分析與Duncans多重比較（a=0.05），基于主成分分析對各基質育苗效果的綜合評價，以及幼苗生長狀況與基質特性的Pearson相關分析等。

2??結果與分析

2.1蚯蚓糞配比的泥炭基質特性

2.1.1 ?基質pH和EC值??經測定，各參試基質的pH介于6.2～6.9，微酸性至近中性。由圖1A可知，隨著泥炭被蚯蚓糞替代比例的增大，基質pH雖然沒有嚴格按照添加比例逐步遞增，但也表現出相應的上升趨勢，表明添加蚯蚓糞在一定程度上有利于偏酸性基質pH的提高。EC的大小反映基質溶液中可溶性鹽類的多少^[1]，7種基質的EC值介于0.223～0.343 mS/cm，屬于較低的范圍，基本不會對植株產生鹽害。圖1B顯示，隨著基質中蚯蚓糞含量的增加，EC值總體上也呈遞增趨勢。

2.1.2 ?基質容重??參試基質在育苗前后的容重變化如圖2所示。各基質在育苗前的干、濕容重范圍分別為0.16～0.97、0.98～1.49 g/cm³;育苗后的干、濕容重范圍分別為0.16～0.86、1.00～ 1.39?g/cm³。其中，S1基質的干、濕容重均為最低，在育苗后干容重基本保持不變，濕容重略有上升;S7基質的干、濕容重均為最高，在育苗后干、濕容重均有所下降，且降幅最大;S4基質育苗后的干、濕容重降幅僅次于S7基質;S2基質的干容重在育苗后略有下降，濕容重基本不變;其余基質的干、濕容重在育苗后均有所下降?？傮w來看，育苗前和育苗后基質的干、濕容重均隨著蚯蚓糞添加比例的增加而呈現逐漸上升趨勢;添加蚯蚓糞比例較高的基質在育苗前后干、濕容重的變化幅度要大于添加蚯蚓糞比例較低的基質。

2.1.3 ?基質最大持水量??各參試基質在育苗前、后的最大持水量范圍分別為0.50～5.13、0.57～ 4.93?g/g。如圖3所示，育苗前和育苗后基質的最大持水量均隨著蚯蚓糞添加比例的增加而呈逐漸下降趨勢。各參試基質中，僅S1基質育苗后的最大持水量低于育苗前，其余基質育苗后的最大持水量均高于育苗前。S1、S2、S3等蚯蚓糞含量較低的基質在育苗前后的最大持水量變化幅度明顯大于其余蚯蚓糞含量較高的基質。

2.1.4 ?基質孔隙度??各參試基質在育苗前、后的總孔隙度范圍分別為52.17%～82.05%、53.63%～ 84.12%，通氣孔隙度范圍分別為3.03%～3.55%、3.37%～6.95%，毛管孔隙度范圍分別為48.68%～ 79.02%、48.63%～77.17%。如圖4所示，育苗前和育苗后基質的總孔隙度和毛管孔隙度均隨著蚯蚓糞添加比例的增加而逐漸降低。除了S5基質在育苗后的總孔隙度略低于育苗前以外，其余基質在育苗后的總孔隙度較之育苗前均有不同程度的上升，其中蚯蚓糞含量低的S2、S1基質以及蚯蚓糞含量高的S6、S7基質的總孔隙度上升幅度較大。毛管孔隙度方面，S2、S4基質在育苗后略有上升，其余基質則為下降;育苗前后毛管孔隙度變化幅度最大的是S1基質，其后依次為S5、S2、S3基質，蚯蚓糞含量較高的S6、S7基質在育苗前后的毛管孔隙度變化最小。育苗前各參試基質的通氣孔隙度受蚯蚓糞添加量的影響較小，差異不顯著;育苗后的通氣孔隙度均高于育苗前，其中蚯蚓糞含量低的S1、S2基質以及蚯蚓糞含量高的S6、S7基質上升幅度較大，這與基質總孔隙度的上升幅度變化趨勢相呼應。

2.1.5 ?基質微生物數量??不同基質中的微生物數量如表2所示。其中，不含蚯蚓糞的S1基質細菌數量最多，約為其余基質的4～9倍，蚯蚓糞含量較高的S6、S7基質的細菌數量低于蚯蚓糞含量較低的S2基質，但高于其余基質。真菌數量以S1基質為最多，S4基質最少，其余基質間差異不顯著。各參試基質的放線菌數量有一定差異，但未達顯著水平。從微生物總量來看，仍以S1基質為最高，S2基質次之，S4基質最低，其余基質間差異不顯著?；|微生物數量的變化與蚯蚓糞添加量無明顯對應關系。綜上，添加了蚯蚓糞的基質，細菌和真菌數量較之對照S1基質均有所下降，尤以細菌數量的落差最大，微生物總量也隨之大幅降低?；|微生物數量的減少可能是添加蚯蚓糞后微生物間的拮抗作用造成的，但還需更多證據支持。

2.2 蚯蚓糞配比的泥炭基質中小型西瓜幼苗的生長狀況

2.2.1 ?小型西瓜幼苗的形態和生物量??對各參試基質中小型西瓜幼苗的形態指標和生物量進行了測定，結果表明：不同基質中的小型西瓜幼苗在株高、莖粗、葉綠素含量、葉色指數、生物量上均存在一定差異，但在真葉數量上無顯著差異。如圖5A所示，S2基質中的小型西瓜幼苗株高最高，莖粗最大，S6基質中的株高最低，莖粗最小;其余基質中的幼苗在株高上無顯著差異，S5、S7基質中的幼苗莖粗則明顯較S3、S4、S1基質中的要小;各參試基質中幼苗的真葉數平均為3.21，差異不顯著。由圖5B可知，S3和S7基質中幼苗的葉綠素含量較高，S1基質中幼苗的葉綠素含量最低，其余處理間無顯著差異;幼苗葉色指數則以S4基質處理的最低，其余處理間無顯著差異。生物量測定結果（見圖5C）顯示，S2基質中幼苗的莖葉干重和根干重均為最高，生物量顯著高于其他處理;對照S1基質中幼苗的莖葉干重和生物量高于除S2外的其余處理，但根干重較S4和S6基質的要低。總體來看，S2基質中的小型西瓜幼苗生長情況較好，育苗效果要優于對照S1和其余基質。

2.2.2 ?小型西瓜幼苗的根系生長情況??根系作為與基質緊密接觸的植物器官，其生長情況受到基質的直接影響。不同基質中小型西瓜幼苗的根長、根表面積、根體積測定結果見表3。其中以S2基質中小型西瓜幼苗的根系生長情況最好，根長和根表面積均為最高，S5基質中的均為最低，前者的根長和根表面積分別約為后者的2.6倍和2.4倍。對照S1基質中幼苗的根長與S2基質中的相當，根表面積則略低于S2基質處理。其余基質中幼苗的根長和根表面積均不如對照。各參試基質中幼苗的根體積雖有一定差異，但未達到顯著水平。

2.3小型西瓜幼苗生長狀況的綜合評價

采用主成分分析法對不同基質中小型西瓜幼苗的生長狀況進行了綜合評價，經分析共提取出3個成分，方差貢獻率分別為：38.887%、30.891%、16.639%，累積方差貢獻率為86.417%，表明這3個成分基本能夠反映小型西瓜幼苗的生長狀況?；诟鞒煞值牡梅窒禂担ū?）及其方差貢獻率計算得到各基質的各成分得分和綜合得分，結果見表5。根據綜合評價結果，S2基質中的小型西瓜幼苗生長狀況最好，綜合得分8.410，排名第1。對照S1基質綜合得分8.137，排名第2。其余基質的綜合得分介于3.696～5.895，育苗效果均不如對照S1基質，尤以S5基質中的小型西瓜幼苗生長狀況最差，綜合得分最低。

2.4小型西瓜幼苗生長狀況與基質特性的相關性分析

從表6可以看出，小型西瓜幼苗的莖粗和葉片葉綠素含量受基質特性指標的影響較大。其中莖粗與基質干、濕容重為極顯著負相關，與毛管孔隙度、總孔隙度為極顯著正相關，與最大持水量為顯著正相關，與EC為顯著負相關，表明幼苗莖粗受基質理化性質尤其是物理性質的影響較大，基質容重大、總孔隙度和毛管孔隙度低、最大持水量小、EC值高，可能都不利于幼苗莖粗的增長。葉片葉綠素含量與基質中的細菌、真菌數量均為顯著負相關，這可能是由于細菌、真菌的存在與幼苗形成了一定的營養競爭關系所致。其余形態指標和生物量與基質特性指標的相關性均不顯著。幼苗的根長與基質干、濕容重為顯著負相關，與基質總孔隙度、毛管孔隙度和最大持水量為顯著正相關，可知當基質容重大、總孔隙度和毛管孔隙度低、最大持水量小時均不利于小型西瓜幼苗根系延伸。幼苗根表面積、根體積與基質特性指標的相關性則未達到顯著水平。由表6還可看出，綜合評價得分與基質物理特性各指標間的相關關系和根長與相同指標的相關關系一致，即當基質容重大、總孔隙度和毛管孔隙度低、最大持水量小時綜合得分較低，育苗效果較差。

3 ?討論

作為植物的生長介質，基質能夠起到固定根系，協調水分、養分和氧氣供給的作用。具備良好的理化特性是基質獲得理想應用效果的前提。目前關于基質應具備的理想特性尚無統一標準，一般認為，容重（主要指干容重）低于0.8 g/cm³、總孔隙度介于70%～90%之間、pH維持在弱酸性至中性、EC值相對較低的基質較利于植物生長^[9-12]。在評判基質優劣時上述標準可供參考，同時還應結合植物的實際生長狀況綜合考慮。本研究中當蚯蚓糞添加量達到50%時，基質干容重已上升至約0.7 g/cm³，總孔隙度降至70%以下，最大持水量顯著降至不足1.00 g/g，可知相關指標已接近或超過上述標準閾值，其后隨著蚯蚓糞添加量的增大，干容重持續上升，總孔隙度和最大持水量則持續下降。由此可見，當蚯蚓糞添加量達到或超過50%時可能對泥炭基質的物理特性帶來負面影響。添加了蚯蚓糞的基質，其pH和EC較之S1基質（泥炭）均有一定程度的提升，但提升幅度不大，當添加量達到90%時，基質pH和EC仍在適宜范圍內，表明蚯蚓糞添加未對泥炭基質的化學特性造成不利影響。

綜合評價結果顯示，在蚯蚓糞添加量僅為10%的S2基質中小型西瓜幼苗的生長狀況最好，綜合評價得分最高，其次為不含蚯蚓糞的S1基質，蚯蚓糞含量較高的其余基質得分均較低，進一步印證了泥炭基質中的蚯蚓糞添加量不宜過高。在前人的相關研究中也有類似結果，如卓少明^[13]認為在以蚯蚓糞作為基質培育豌豆苗菜時，所加蚯蚓糞比例應控制在30%以內效果最好。陳小錦等^[14]在考察蚯蚓糞改良紅壤的效果及對不結球白菜生長的影響時，發現蚯蚓糞用量為5%～10%時會促進不結球白菜幼苗生長，但添加20%以上的蚯蚓糞反而會抑制不結球白菜幼苗的生長。畢明飛^[15]也發現，隨著煙草育苗基質中蚯蚓糞比例的增加，煙苗的各項指標呈先增加后降低的趨勢，在蚯蚓糞基質比例為40%時煙草育苗效果最好。本研究中以添加10%蚯蚓糞的泥炭基質較適宜小型西瓜育苗，幼苗生長較快較好，有利于縮短育苗周期，提升育苗效果。從基質成本來看，參試蚯蚓糞約為0.5元/L，僅為進口泥炭成本的1/2，蚯蚓糞替代泥炭的比例越高，基質成本的節省幅度越大，以添加10%蚯蚓糞計算，可使基質成本下降5%。

相關性分析結果顯示，小型西瓜幼苗的莖粗、根長及其綜合評價得分受基質理化性質尤其是物理性質的影響較大，具體來說，當基質容重大、總孔隙度和毛管孔隙度低、最大持水量小時可能不利于小型西瓜幼苗莖粗的增長和根系的伸長，植株生長較差，進而導致綜合評價得分較低。本研究中當蚯蚓糞添加量較高時，會使得基質容重上升、總孔隙度和毛管孔隙度降低、最大持水量減少，因此泥炭基質中添加蚯蚓糞的比例不宜過高。根據相關性分析結果，基質的化學性質指標pH、EC對小型西瓜幼苗生長的影響較小，這可以理解為在育苗階段，種子萌發及其初期生長對外界的營養供給依賴度較低，基質養分濃度高甚至會“燒苗”，但對外界的水分供給依賴度較高，這也在一定程度上解釋了為什么育苗基質的物理性質對幼苗生長的影響較大。

綜上，本研究可總結如下：①蚯蚓糞對泥炭基質的性能改善具有一定作用，可以部分替代泥炭在育苗基質中的應用，但添加量不宜過高，當其所占比例達到或超過50%可能給泥炭基質的物理特性帶來負面影響;②采用泥炭基質進行小型西瓜育苗時，添加適量蚯蚓糞有利于提升育苗效果、縮短育苗周期、節約基質成本，蚯蚓糞添加比例以10%為宜;③基質物理性質對小型西瓜幼苗的生長影響較大，在基質選配時應充分考慮其良好物理性質的形成，這對其他設施瓜菜育苗基質的選配也具有一定參考意義。

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